(57)【要約】      （修正有）【課題】  他の物質と組み合わせて、例えば、トンネル磁気抵抗素子や電界効果トランジスタ等の素子を簡単に製造することができる強磁性伝導体材料を提供する。【解決手段】  強磁性伝導体材料は、化学式（１）      Ｍ（Ａ−ｘ）Ｍ´ｘＯｙ      …（１）（上記ｘは、０＜ｘ≦０．８かつｘ＜Ａの範囲の数値であり、上記Ａ、ｙはＭの種類によって変化する定数であり、上記ＭがＦｅの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＣｒの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＴｉの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＺｎの場合Ｍ´はＭｎである）で示される構成である。【選択図】  図６
2006237304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式（１）
Ｍ（Ａ−ｘ）Ｍ´ｘＯｙ      …（１）
（上記ｘは、０＜ｘ≦０．８かつｘ＜Ａの範囲の数値であり、上記Ａ、ｙはＭの種類によって変化する定数であり、上記ＭがＦｅの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＣｒの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＴｉの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＺｎの場合Ｍ´はＭｎである）
で示されることを特徴とする強磁性伝導体材料。
【請求項２】
上記化学式（１）で示される化合物が、
Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４
であることを特徴とする請求項１記載の強磁性伝導体材料。
【請求項３】
第１強磁性体層と第２強磁性体層とが、中間層を介して接合されており、上記第１強磁性体層の磁化および上記第２強磁性体層の磁化に応じた電気抵抗変化を示す磁気抵抗素子において、
上記第１強磁性体層および第２強磁性体層の少なくとも一方が、請求項１または２記載の強磁性伝導体材料から構成されていることを特徴とする磁気抵抗素子。
【請求項４】
上記第１強磁性体層と第２強磁性体層とは同じ材料で構成されていることを特徴とする請求項３記載の磁気抵抗素子。
【請求項５】
請求項１または２記載の強磁性伝導体材料からなる強磁性体層に、強誘電体化合物または誘電体化合物からなる誘電体層が接合されてなることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項６】
化学式（２）
ＭＡＯｙ      …（２）
（上記Ｍは、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｎのいずれかを示し、上記Ａ、ｙはＭの種類によって変化する定数）で示される酸化物にＭ´（上記ＭがＦｅの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＣｒの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＴｉの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＺｎの場合Ｍ´はＭｎを示す）をドープした強磁性伝導体材料であって、
化学式（１）
Ｍ（Ａ−ｘ）Ｍ´ｘＯｙ      …（１）
（上記ｘは、０＜ｘ≦０．８かつｘ＜Ａの範囲の数値）
で示されることを特徴とする強磁性伝導体材料。
【請求項７】
基板上に、化学式（１）
Ｍ（Ａ−ｘ）Ｍ´ｘＯｙ      …（１）
（上記ｘは、０＜ｘ≦０．８かつｘ＜Ａの範囲の数値であり、上記Ａ、ｙはＭの種類によって変化する定数であり、上記ＭがＦｅの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＣｒの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＴｉの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＺｎの場合Ｍ´はＭｎである）
で示される強磁性伝導体材料の気体を蒸着させる蒸着工程を含む、強磁性伝導体材料の製造方法であって、
上記蒸着工程では、上記基板を７００℃以下の温度に加熱することを特徴とする強磁性伝導体材料の製造方法。
【請求項８】
上記基板が、４５０〜７００℃の温度範囲内であることを特徴とする請求項７記載の強磁性伝導体材料の製造方法。
【請求項９】
上記蒸着工程を、酸素ガス圧を１０−３〜１０Ｐａの範囲内で行うことを特徴とする請求項８記載の強磁性伝導体材料の製造方法。
【請求項１０】
基板上に、化学式（１）
Ｍ（Ａ−ｘ）Ｍ´ｘＯｙ      …（１）
（上記ｘは、０＜ｘ≦０．８かつｘ＜Ａの範囲の数値であり、上記Ａ、ｙはＭの種類によって変化する定数であり、上記ＭがＦｅの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＣｒの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＴｉの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＺｎの場合Ｍ´はＭｎである）
で示される強磁性伝導体材料の気体を蒸着させる蒸着工程を含む、強磁性伝導体材料の製造方法であって、
上記蒸着工程を、酸素ガス圧が１０Ｐａ以下の条件で行うことを特徴とする強磁性伝導体材料の製造方法。
【請求項１１】
上記酸素ガス圧が、１０−３〜１０Ｐａの範囲内であることを特徴とする請求項１０記載の強磁性伝導体材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電界で書込みが可能である磁気記録素子、新機能半導体−磁気集積回路、電界制御磁気アクチュエータ等に利用可能な強磁性伝導体材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子の流れを制御する半導体デバイスに加え、磁性の源であるスピンを半導体的手法により、制御するスピントロニクス（スピンエレクトロニクス、マグネットエレクトロニクス、スピニクスともいう）が近年発展しつつある。そして、これらスピントロニクスの発展は、電圧を印加することで磁気半導体中のキャリア濃度の変化を利用させる強磁性のスイッチングを可能とし、電界で情報の書込みが可能な新規な磁気記録素子や、新機能半導体−磁気集積回路等を実現させることができると期待される。
【０００３】
また、このスピントロニクスの発展にともない、例えばＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）や新しい発光素子等の実用化が期待される。
【０００４】
上記ＭＲＡＭは、磁気によってデータを記憶するメモリであり、次世代のメモリとして期待されている。ＭＲＡＭは、不揮発性であり、かつ、データの読み書き速度が比較的速い点において、従来の半導体メモリ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ）では得難い利点を有している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】ＷＯ  ２００４／０２３５６３Ａ１（公開日：２００４年３月１８日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、ＭＲＡＭなどスピンエレクトロニクスデバイスに重要な、安価でかつスピン偏極度が大きい、二元系強磁性酸化物（Ｆｅ３Ｏ４、ＣｒＯ２等）および二元系酸化物（ＴｉＯ２、ＺｎＯ等）に希薄磁性元素を加えた希薄磁性酸化物においては、薄膜形成における基板温度、酸化雰囲気等の条件の選択が非常に重要である。しかしながら、上記希薄磁性酸化物は、例えば、高温、高酸素圧で変質してしまうため、上記希薄磁性酸化物を薄膜化してスピンエレクトロニクスデバイスを製造するための形成条件は非常に狭くなってしまう。このため、例えば、トンネル接合素子、強磁性体電界効果トランジスタ素子等の、上記希薄磁性酸化物を他の物質と組み合わせて形成されるヘテロ構造を作製することは非常に困難である。つまり、他の物質と上記希薄磁性酸化物とを接合する際には、高温、高酸素圧の条件が必要であり、上記希薄磁性酸化物の特性を変化させることなく、他の物質と接合することは非常に困難である。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、他の物質と組み合わせて、例えば、磁気抵抗素子や電界効果トランジスタ等の素子を簡単に製造することができる強磁性伝導体材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者等は、上記の問題を鋭意検討した結果、特定の二元系（強磁性）酸化物に特定の元素を添加することで、他の物質と組み合わせてヘテロ構造を作製することが容易な強磁性伝導体材料が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明に係る強磁性伝導体材料は、上記課題を解決するために、化学式（１）
Ｍ（Ａ−ｘ）Ｍ´ｘＯｙ      …（１）
（上記ｘは、０＜ｘ≦０．８の範囲かつｘ＜Ａの数値であり、上記Ａ、ｙはＭの種類によって変化する定数であり、上記ＭがＦｅの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＣｒの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＴｉの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＺｎの場合Ｍ´はＭｎである）
で示されることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明にかかる強磁性伝導体材料は、化学式（２）
ＭＡＯｙ      …（２）
（上記Ｍは、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｎのいずれかを示し、上記Ａ、ｙはＭの種類によって変化する定数）で示される酸化物にＭ´（上記ＭがＦｅの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＣｒの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＴｉの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＺｎの場合Ｍ´はＭｎを示す）をドープした強磁性伝導体材料であって、化学式（１）
Ｍ（Ａ−ｘ）Ｍ´ｘＯｙ      …（１）（上記ｘは、０＜ｘ≦０．８かつｘ＜Ａの範囲の数値）
で示されることを特徴としている。
【００１０】
本発明の強磁性伝導体材料は、例えば、二元系強磁性酸化物（Ｆｅ３Ｏ４、ＣｒＯ２等）または二元系酸化物（ＴｉＯ２、ＺｎＯ等）にＭｎ、Ｚｎ等をドープさせることによって得られたものである。そして、この強磁性伝導体材料は、薄膜化して、高基板温度かつ高酸素圧下で他の物質と組み合わせた場合でも、強磁性およびスピン偏極特性を失わせることがない。
【００１１】
つまり、上記の構成とすることで、高基板温度かつ高酸素圧下でも変質することがないので、他の物質と組み合わせてヘテロ構造を作製する際の形成条件、換言すると、半導体接合素子等を作製する形成条件を緩和させることができる。従って、高基板温度かつ高酸素圧下で半導体接合素子等を作製することができる。
【００１２】
また、本発明にかかる強磁性伝導体材料は、上記化学式（１）で示される化合物が、
Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４
であることがより好ましい。
【００１３】
上記Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４は、室温で強磁性を示すので、当該Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４を強磁性伝導体材料として利用することで、室温で動作可能な半導体接合素子を得ることができる。また、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４は、強磁性体であるＦｅ３Ｏ４と比べて他の物質と組み合わせるための形成条件が緩和されているので、従来は不可能であった例えば、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４／Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３（（強）誘電体）等の誘電体へテロ構造を形成することが可能となるので、従来ではできなかった半導体接合素子を作製することができる。
【００１４】
本発明にかかる磁気抵抗素子は、第１強磁性体層と第２強磁性体層とが、中間層を介して接合されており、上記第１強磁性体層の磁化および上記第２強磁性体層の磁化に応じた電気抵抗変化を示す磁気抵抗素子において、上記第１強磁性体層および第２強磁性体層の少なくとも一方が、上記の強磁性伝導体材料から構成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明にかかる磁気抵抗素子は、上記構成に加えて、上記第１強磁性体層と第２強磁性体層とは同じ材料で構成されていてもよい。
【００１６】
本発明にかかる電界効果トランジスタは、上記の強磁性伝導体材料からなる強磁性体層に、強誘電体化合物または誘電体化合物からなる誘電体層が接合されてなることを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によれば、本発明にかかる強磁性伝導体材料を用いているので、簡単に磁気抵抗素子および電界効果トランジスタを作製することができる。
【００１８】
本発明にかかる強磁性伝導体材料の製造方法は、基板上に、化学式（１）
Ｍ（Ａ−ｘ）Ｍ´ｘＯｙ      …（１）
（上記ｘは、０＜ｘ≦０．８かつｘ＜Ａの範囲の数値であり、上記Ａ、ｙはＭの種類によって変化する定数であり、上記ＭがＦｅの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＣｒの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＴｉの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＺｎの場合Ｍ´はＭｎである）
で示される強磁性伝導体材料の気体を蒸着させる蒸着工程を含む、強磁性伝導体材料の製造方法であって、上記蒸着工程では、上記基板を７００℃以下の温度に加熱することを特徴としている。
【００１９】
また、本発明にかかる強磁性伝導体材料の製造方法は、上記基板温度が、４５０〜７００℃の範囲内であることがより好ましい。
【００２０】
また、本発明にかかる強磁性伝導体材料の製造方法は、上記蒸着工程を、酸素ガス圧を１０−３〜１０Ｐａの範囲内で行うことがより好ましい。
【００２１】
本発明にかかる強磁性伝導体材料の製造方法は、基板上に、化学式（１）
Ｍ（Ａ−ｘ）Ｍ´ｘＯｙ      …（１）
（上記ｘは、０＜ｘ≦０．８かつｘ＜Ａの範囲の数値であり、上記Ａ、ｙはＭの種類によって変化する定数であり、上記ＭがＦｅの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＣｒの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＴｉの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＺｎの場合Ｍ´はＭｎである）
で示される強磁性伝導体材料の気体を蒸着させる蒸着工程を含む、強磁性伝導体材料の製造方法であって、上記蒸着工程を、酸素ガス圧が１０Ｐａ以下の条件で行うことを特徴としている。
【００２２】
また、本発明にかかる強磁性伝導体材料の製造方法は、上記酸素ガス圧が、１０−３〜１０Ｐａの範囲内であることがより好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、上記化学式（１）で示される強磁性伝導体材料は、例えば、化学式：ＭＡＯｙで示される従来の強磁性伝導体材料と比べて、熱力学的に安定した構造であるので、上記化学式：ＭＡＯｙで示される従来の強磁性伝導体材料よりも製造条件（成膜条件）を緩和することができる。具体的には、従来の強磁性伝導体材料では製造が不可能であった、基板温度が４５０〜７００℃の範囲内、酸素ガス圧が１０−３〜１０Ｐａの範囲内の製造条件であっても、本発明にかかる強磁性伝導体材料を製造することができる。
【００２４】
従って、上記のように、従来の強磁性伝導体材料と比べて、製造条件を緩和することができるので、例えば、本発明にかかる強磁性伝導体材料を、例えば、（強）誘電体等とヘテロ接合した接合素子を製造することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る強磁性伝導体材料は、化学式（１）
Ｍ（Ａ−ｘ）Ｍ´ｘＯｙ      …（１）
（上記ｘは、０＜ｘ≦０．８かつｘ＜Ａの範囲の数値であり、上記Ａ、ｙはＭの種類によって変化する定数であり、上記ＭがＦｅの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＣｒの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＴｉの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＺｎの場合Ｍ´はＭｎである）
で示される構成であるので、例えば、上記強磁性伝導体材料を、高基板温度かつ高酸素圧下で他の物質と組み合わせた場合でも、当該強磁性伝導体材料の強磁性およびスピン偏極特性が失われることがない。つまり、上記の構成とすることで、例えば、トンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ）を含む磁気抵抗素子や電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等の、他の物質と組み合わせたヘテロ構造を作製する際の、形成条件を緩和させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施の一形態について説明すれば、以下の通りである。
【００２７】
本実施の形態にかかる強磁性伝導体材料は、二元系強磁性酸化物（Ｆｅ３Ｏ４、ＣｒＯ２等）または二元系酸化物（ＴｉＯ２、ＺｎＯ等）に、例えば、Ｍｎ、Ｚｎ等の物質を加えたものである。
【００２８】
上記二元系強磁性酸化物であるＦｅ３Ｏ４、ＣｒＯ２および二元系酸化物であるＴｉＯ２、ＺｎＯにＣｏ、Ｃｒ、Ｖの少なくとも１つの元素を微少に加えたものは、室温強磁性体である。しかしながら、これらの材料の成膜条件は極めて厳しい。そこで、これら上記材料にＭｎ、Ｚｎ等をドープすることにより、成膜条件を緩和することができる強磁性伝導体材料が得られる。具体的には、Ｆｅ３Ｏ４にＭｎまたはＺｎをドープすることにより、例えば、基板温度および酸素圧等の成膜条件を緩和することができる。また、ＣｒＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯについてもＦｅ３Ｏ４と同様であり、例えば、Ｍｎ、Ｚｎ等を上記ＣｒＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯにドープすることで、成膜条件を緩和することができる。
【００２９】
以下、上記強磁性伝導体材料について詳述する。
（強磁性伝導体材料）
本発明における強磁性伝導体材料とは、強磁性を示すとともに、電気が流れる特性を有するものである。つまり、本発明において、「伝導体」とは、金属および半導体を示す。すなわち、本発明における「強磁性伝導体」は、強磁性絶縁体を除くものであり、強磁性金属体および強磁性半導体を含むものである。
【００３０】
本実施の形態にかかる強磁性伝導体材料は、化学式（１）
Ｍ（Ａ−ｘ）Ｍ´ｘＯｙ      …（１）
で示される。
【００３１】
上記化学式（１）のＭはＦｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｎのいずれかを示している。また、上記化学式（１）の強磁性伝導体材料は、上記従来の二元系強磁性酸化物または二元系酸化物と比べて熱力学的により安定したものであり、かつ強磁性を示すものが好ましい。そして、上記Ｍ´は、上記Ｍによって変わるものであり、例えば、上記ＭがＦｅの場合には上記Ｍ´としては、Ｍｎ、Ｚｎ等が挙げられる。また、上記ＭがＣｒの場合には上記Ｍ´としては、Ｍｎ、Ｚｎ等が挙げられる。また、上記ＭがＴｉの場合には上記Ｍ´としては、Ｍｎ、Ｚｎ等が挙げられる。また、上記ＭがＺｎの場合には上記Ｍ´としては、Ｍｎ等が挙げられる。そして、上記Ｍに対して好適なＭ´を選択することで、電子伝導を大きく乱さず強磁性を保たせることができる。また、上記ＭがＦｅ、Ｃｒ、Ｔｉの場合、Ｍ´としては、Ｍｎのみを用いてもよく、Ｚｒのみを用いてもよく、両方用いても良い。また、常温（２５℃）で強磁性伝導体材料として好適に使用できるという点でＭｎのみを用いることがより好ましい。
【００３２】
また、上記化学式（１）のＡは、上記Ｍによって決定される固有の定数である。例えば、上記ＭがＦｅの場合Ａ＝３であり、上記ＭがＣｒの場合Ａ＝１であり、上記ＭがＴｉの場合Ａ＝１であり、上記ＭがＺｎの場合Ａ＝１である。
【００３３】
また、上記上記ｙも上記Ｍによって決定される固有の定数である。例えば、上記Ｍによって決定される固有の定数である。例えば、上記ＭがＦｅの場合ｙ＝３であり、上記ＭがＣｒの場合ｙ＝２であり、上記ＭがＴｉの場合ｙ＝２であり、上記ＭがＺｎの場合ｙ＝１である。
【００３４】
つまり、上記化学式（１）の具体例としては、例えば、上記ＭがＦｅの場合には、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４、Ｆｅ（３−ｘ）ＺｎｘＯ４が挙げられる。また、上記ＭがＣｒの場合には、Ｃｒ（１−ｘ）ＭｎｘＯ２、Ｃｒ（１−ｘ）ＺｎｘＯ２が挙げられる。また、上記ＭがＴｉの場合には、Ｔｉ（１−ｘ）ＭｎｘＯ２、Ｔｉ（１−ｘ）ＺｎｘＯ２が挙げられる。また、上記ＭがＺｎの場合には、Ｚｎ（１−ｘ）ＭｎｘＯが挙げられる。
【００３５】
次に、化学式（１）で示される強磁性伝導体材料におけるＭ´の添加割合（式中：ｘ）について説明する。上記化学式（１）における、ｘはＭに対するＭ´の添加割合を示しており、上記ｘはＭ´の種類によって変わる。
【００３６】
具体的には、例えば、上記Ｍ´がＭｎの場合には、０＜ｘ≦０．８の範囲内が好ましく、０．１＜ｘ≦０．８の範囲内がより好ましく、０．４＜ｘ≦０．８の範囲内がさらに好ましい。
【００３７】
また、上記Ｍ´がＺｎの場合には、０＜ｘ≦０．８の範囲内が好ましく、０．１＜ｘ≦０．８の範囲内がより好ましく、０．４＜ｘ≦０．８の範囲内がさらに好ましい。
【００３８】
さらに、Ｍ´がＭｎとＺｎとである場合には、両者の混合比にもよるが、ＭｎとＺｎとの合計をｘとした場合、０＜ｘ≦０．８の範囲内が好ましく、０．１＜ｘ≦０．８の範囲内がより好ましく、０．４＜ｘ≦０．８の範囲内がさらに好ましい。なお、ＭｎとＺｎとを用いる場合には、Ｍｎのほうが多いことが好ましい。
【００３９】
上記ｘが０．８よりも多い場合には、上記化学式（１）は、強磁性絶縁体になってしまい、伝導性を示すことができなくなる。一方、ｘが０の場合には、伝導性は示すが、成膜条件が厳しくなる。従って、本実施の形態にかかる強磁性伝導体材料は、上記Ｍ´を上記の割合で添加することが好ましい。
【００４０】
上記例示の化学式（１）のうち、特に常温（２５℃）で強磁性伝導体材料として好適に利用できるという観点から、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４を用いることがより好ましい。
【００４１】
なお、以下の説明では、強磁性伝導体材料として、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４を例にして説明する。
【００４２】
上記強磁性伝導体材料がＦｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４である場合、組成を決める上記ｘについては、０＜ｘ≦０．８の範囲内が好ましく、０．１＜ｘ≦０．８の範囲内がより好ましく、０．４＜ｘ≦０．８の範囲内がさらに好ましく、０．５＜ｘ≦０．８の範囲内が特に好ましい。上記ｘが０．８よりも大きい場合には、スピンが偏極せず、伝導性を示さない。つまり、上記ｘが０．８よりも大きい場合には、強磁性伝導体材料として使用することができない。
【００４３】
また、上記強磁性伝導体材料であるＦｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４は、より具体的には、化学式（３）で示すことができる。
Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４＝〔Ｍｎ２＋ｘＦｅ３＋１−ｘ〕Ａ〔Ｆｅ２＋Ｆｅ３＋〕Ｂ（Ｏ２−）４…（３）
上記Ａ、Ｂは、それぞれスピネル構造のＡsite、Ｂsiteを示している。つまり、上記Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４を、例えば、Ｆｅ３Ｏ４にＭｎをドープして製造した場合、Ｆｅ３Ｏ４のＡsiteのＦｅ３＋がＭｎで選択的に置換されることになる。
【００４４】
また、上記強磁性伝導体材料は、磁気抵抗に影響を及ぼさない程度で、その他の物質がドープされていてもよい。換言すると、上記強磁性伝導体材料に、磁気抵抗に影響を及ぼさない程度で、その他の物質をドープしてもよい。また、その他の物質をドープする際には、上記強磁性伝導体材料は、Ｍ（Ａ−ｘ−ｚ）Ｍ´ｘＭ´´ｚＯｙ（Ｍ´´：その他の物質、このときｘ＋ｚ＜Ａ、他の条件は上記と同じ）で表すことができる。
（強磁性伝導体材料の製造方法）
次に、上記強磁性伝導体材料の製造方法について説明する。上記強磁性伝導体材料を製造するには、Ｆｅ３Ｏ４にＭｎを添加して、上記Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４のｘが０＜ｘ≦０．８となるように調整したものを、例えば、所定の条件にて、レーザアブレーション法により成膜すればよい。換言すると、上記化学式（１）で示される組成物を、基板に蒸着させることにより、Ｆｅ３Ｏ４にＭｎをドープした強磁性伝導体材料を製造することができる。また、上記化学式（１）で示される組成物を基板に蒸着させる製造方法としては、上記レーザアブレーション法以外にも、例えば、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法、レーザＭＢＥ法、スパッタ法、ＣＶＤ法等を用いて製造してもよい。
【００４５】
また、上記強磁性伝導体材料は、例えば、ＭｎＯ３にＦｅを添加したものを、例えば、レーザアブレーション法を用いて成膜することによっても製造することができる。
【００４６】
つまり、一般式で表すと、本実施の形態にかかる強磁性伝導体材料の製造方法は、化学式ＭＡＯｙ（上記Ｍは、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｎのいずれかを示し、Ａ、ｙはＭの種類によって変化する定数）で示される酸化物にＭ´（上記Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方を示し、上記Ｍによって決まる）を（例えば、レーザアブレーション法を用いて）ドープすることによりＭ（Ａ−ｘ）Ｍ´ｘＯｙで示す強磁性伝導体材料を製造することができる。また、化学式Ｍ´ｘＯｙ（上記Ｍ´は、Ｍｎ、Ｚｎの少なくとも一方を示し、ｘ、ｙはＭ´の種類によって変化する定数）で示される酸化物にＭ（上記ＭはＦｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｎのいずれかを示す）をドープすることで、Ｍ（Ａ−ｘ）Ｍ´ｘＯｙで示す強磁性伝導体材料を製造することができる。
【００４７】
そして、上記レーザアブレーション法を用いて、化学式（１）で示される組成物を、基板に蒸着させる場合の製造条件としては、レーザ：ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、レーザパルス周波数２〜３Ｈｚの条件で製造すればよい。なお、レーザの種類、波長および周波数については、上記強磁性伝導体材料に熱エネルギーを供給でき、上記レーザアブレーションを行うことができるものであれば、特に限定されるものではない。また、上記レーザアブレーション法を用いて製造する場合、レーザの照射時間については、製造する強磁性伝導体材料の膜厚によって変わるが、例えば、膜厚５０〜１００ｎｍ程度の強磁性伝導体材料を得る場合には、レーザ照射時間は２〜４時間程度であればよい。
【００４８】
そして、本実施の形態にかかる強磁性伝導体材料の薄膜を製造する場合には、例えば、Ｆｅ３Ｏ４等の強磁性材料の薄膜を製造する場合と比べて、基板に化学式（１）で示される組成物を蒸着させる際の、基板温度および酸素ガス圧等の製造条件を緩和することができる。
【００４９】
具体的には、例えば、Ｆｅ３Ｏ４等の強磁性材料の薄膜を製造する場合と比べて、基板温度については、７００℃以下の温度で製造（成膜）することができる。なお、例えば、本実施の形態にかかる強磁性伝導体材料を他の物質と組み合わせる場合には、当該他の物質の種類によっては、６００℃以下（例えば５００〜６００℃の範囲内）が好ましい場合もある。これは、従来のＦｅ３Ｏ４等の強磁性材料を成膜する際に必要である４００℃以下の条件と比べて著しく改善されている。つまり、本実施の形態にかかる強磁性伝導体材料の薄膜は、従来の強磁性伝導体であるＦｅ３Ｏ４では不可能であった、４２０〜７００℃の基板温度の範囲内、例えば、４５０〜７００℃の基板温度の範囲内で製造することができる。
【００５０】
一方、酸素ガス圧については、１０Ｐａ以下で成膜することができる。これは、上記Ｆｅ３Ｏ４等の強磁性材料を成膜する際に必要である１０−４Ｐａ以下の条件と比べて著しく改善されている。つまり、本実施の形態にかかる強磁性伝導体の薄膜は、従来の強磁性伝導体であるＦｅ３Ｏ４では成膜が不可能であった、１０−３〜１０Ｐａの酸素ガス圧の範囲内、１０−２〜１０Ｐａの酸素ガス圧の範囲内、１０−１〜１０Ｐａの酸素ガス圧の範囲内等の高い酸素ガス圧の条件下で製造することができる。
【００５１】
そして、上記強磁性伝導体材料の薄膜は、従来の強磁性伝導体であるＦｅ３Ｏ４では成膜が不可能であった、４５０〜７００℃の基板温度の範囲内、かつ、１０−３〜１０Ｐａの酸素ガス圧の範囲内で製造することができる。
【００５２】
つまり、上記条件のように、高温かつ高酸素圧下で上記強磁性伝導体材料を製造（成膜）した場合でも、強磁性および伝導性を保持させることができるので、当該強磁性伝導体材料を、例えば、（強）誘電体材料等の他の物質と組み合わせるために、高温かつ高酸素圧下に曝した場合でも、当該当該強磁性伝導体材料の特性を維持することができる。
【００５３】
また、上記強磁性伝導体材料を製造する際に用いる基板としては、例えば、ＭｇＯ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、および、Ａｌ２Ｏ３等の基板が好ましい。上記ＭｇＯを基板として用いることは、当該ＭｇＯとＦｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４との格子定数が近い値であるため好ましい。また、上記ＭｇＡｌ２Ｏ４を基板として用いることは、当該ＭｇＡｌ２Ｏ４とＦｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４とは互いにスピネル構造であり結晶構造がほぼ同じであるため好ましい。また、上記Ａｌ２Ｏ３は安価であるため基板として用いることが好ましい。
【００５４】
また、上記強磁性伝導体材料を製造する際に、高酸素圧で薄膜化を行うほど強磁性を示し難く、低酸素圧で薄膜化を行うほど強磁性を示し易くなる。これは、強磁性伝導体材料を製造する際に酸素量を増やすことによって、キャリア（電子）濃度が低くなり、キャリア濃度が低くなるにつれてキュリー温度も低下するからである。従って、一般にｎ型（電子系の）強磁性伝導体材料を製造する際には、低酸素圧で薄膜化を行うことがより好ましい。しかしながら、上記強磁性伝導体材料を他の物質（例えば、絶縁体）と組み合わせる際には、高酸素圧および高基板温度で成膜を行う必要がある場合がある。ところが、従来の例えば、Ｆｅ３Ｏ４等の強磁性材料は、高酸素圧および高基板温度で成膜した場合、強磁性を示すことができない。一方、本実施の形態にかかる強磁性伝導体材料は、高酸素圧および高基板温度で成膜を行った場合でも、強磁性を示すことができる。このため、上記強磁性伝導体材料は、高酸素圧および高基板温度で成膜を行っても強磁性を示したまま、他の物質と組み合わせることができる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態にかかる強磁性伝導体材料は、化学式（１）
Ｍ（Ａ−ｘ）Ｍ´ｘＯｙ      …（１）
（上記ｘは、０＜ｘ≦０．８の範囲の数値であり、上記Ａ、ｙはＭの種類によって変化する定数であり、上記ＭがＦｅの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＣｒの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＴｉの場合Ｍ´はＭｎ、Ｚｎの少なくとも一方であり、上記ＭがＺｎの場合Ｍ´はＭｎである）
で示される構成である。具体的には、上記強磁性伝導体材料は、二元系強磁性酸化物（Ｆｅ３Ｏ４、ＣｒＯ２等）または二元系酸化物（ＴｉＯ２、ＺｎＯ等）に、例えば、Ｍｎ、Ｚｎ等の物質を添加している。これにより、上記強磁性伝導体材料は、上記二元系強磁性酸化物または上記二元系酸化物と比べて、熱力学的に安定になるため、当該強磁性伝導体材料を成膜する際の成膜条件を、従来よりも緩和させることができる。
【００５６】
そして、上記強磁性伝導体材料を高基板温度かつ高酸素圧下で薄膜化した場合でも、強磁性およびスピン偏極特性が失われることがない
つまり、上記の構成とすることで、高基板温度かつ高酸素圧下でも変質することがない（強磁性を保つことができる）ので、他の物質と組み合わせてヘテロ構造を作製する際の形成条件（成膜条件）、換言すると、半導体接合素子等を作製する形成条件を緩和させることができる。従って、高基板温度かつ高酸素圧下で半導体接合素子を作製した場合でも、上記強磁性伝導体材料の強磁性を保たせることができる。
【００５７】
そして、上記化学式（１）で示される化合物が、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４である場合には、当該Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４は、室温で強磁性を示すので、これを強磁性伝導体材料として利用することで、室温で動作可能な半導体接合素子を得ることができる。また、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４は、強磁性体であるＦｅ３Ｏ４と比べて、他の物質と組み合わせるための形成条件が緩和されているので、従来は不可能であった例えば、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４／Ｐｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ３等の誘電体へテロ構造を形成することが可能となるので、従来ではできなかった半導体接合素子を作製することができる。
【００５８】
また、本発明にかかる強磁性伝導体材料は、上記電界効果トランジスタおよびトンネル磁気抵抗素子の他に、例えば、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用した素子や、磁気センサー等にも適用することができる。
【００５９】
以下に、上記強磁性伝導体材料を他の物質と組み合わせた半導体接合素子の具体例について説明する。
（強磁性伝導体材料を用いた半導体接合素子）
上記のように強磁性伝導体材料は、例えば、Ｆｅ３Ｏ４と比べて、電気的特性を維持したままで薄膜化することができる。上記のように強磁性を示すためには、高温、高酸素濃度の環境下で強磁性伝導体材料を製造する必要があるが、例えば、Ｆｅ３Ｏ４を高温、高酸素濃度の環境下で成膜した場合には、磁気抵抗を示さないα−Ｆｅ２Ｏ３に変化してしまうので他の物質と組み合わせ難い。
【００６０】
ところが、本実施の形態にかかるＦｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４は、高温、高酸素濃度の環境下で成膜（製造）した場合でも、変質（構造変化）することなく強磁性を示すことができる。従って、上記強磁性伝導体材料であるＦｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４を、強磁性かつを示したまま他の物質と組み合わせることができる。具体的には、上記Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４を用いて、例えば、電界効果トランジスタおよびトンネル磁気抵抗素子等の半導体接合素子を製造することができる。以下に、上記強磁性伝導体材料を備えた電界効果トランジスタおよびトンネル磁気抵抗素子の構成について説明する。
（電界効果トランジスタ）
本実施の形態にかかる電界効果トランジスタは、上記強磁性伝導体材料からなる強磁性体層に、強誘電体化合物または誘電体化合物からなる誘電体層が接合されて構成されている。上記電界効果トランジスタは、図１に示すようにトップゲート型の構造であってもよく、図２に示すようにボトムゲート型の構造であってもよい。なお、図１は、トップゲート型の電界効果トランジスタの概略構成を示す側面図であり、図２は、ボトムゲート型の電界効果トランジスタの概略構成を示す側面図である。
【００６１】
上記トップゲート型の電界効果トランジスタは、図１に示すように、強磁性体層２、誘電体層１、ソース電極４、ゲート電極３およびドレイン電極５から構成されている。そして、上記強磁性体層２は、基板６上に形成されている。
【００６２】
具体的には、基板６の上に強磁性体層２が形成されており、基板６の強磁性体層２が形成されている面に誘電体層１が積層されている。すなわち、強磁性体層２と誘電体層１とは接合（ヘテロ接合）されている。そして、誘電体層１には、ゲート電極３が設けられており、強磁性体層２には、ソース電極４とドレイン電極５とが誘電体層１を挟んで設けられている。このとき、誘電体層１と強磁性体層２とが接合している面積が、電界効果トランジスタとしての動作範囲となる。
【００６３】
次に、ボトムゲート型の電界効果トランジスタについて説明する。上記ボトムゲート型の電界効果トランジスタとは、図２に示すように、チャネル層（強磁性体層）であるＦｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４が基板６と接しておらず、一方の面が剥き出しになっている。つまり、本実施の形態にかかる電界効果トランジスタにおいて、チャネル層であるＦｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４は、光を受光することができるようになっている。従って、本実施の形態にかかる電界効果トランジスタは、電界で磁性を制御する結果、入射した光の偏光面を電界で制御する光変調器とすることができる。そして、上記電界効果トランジスタは、チャネル層であるＦｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４の一方の面が剥き出しになっているために、光の出し入れを有利に行うことができる。
【００６４】
また、ボトムゲート型の電界効果トランジスタは、図２に示すように、基板６と強誘電体ゲート層（誘電体層）であるＰｂ（Ｚｒ,Ｔｉ）Ｏ３との間に、ゲート電極（例えば、（Ｌａ,Ｂａ）ＭｎＯ３またはＳｒＲｕＯ３等の酸化物）が形成されている。つまり、ボトムゲート型の電界効果トランジスタは、基板６の上に、ゲート電極３、誘電体層（ゲート層）１および強磁性体層（チャネル層）２が、この順に積層されている（基板６とゲート電極３とが接している）。そして、電界効果トランジスタには、強磁性体層２であるＦｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４の表面に、ドレイン電極５とソース電極４とが設けられ、基板６上には、ゲート電極３が設けられている。
【００６５】
そして、ボトムゲート型の電界効果トランジスタとした場合には、トップゲート型の電界効果トランジスタと比べて、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４が基板６とは接しておらず、誘電体層１のみと接している。一般に、基板６界面では、dead層と呼ばれる制御が困難な層が存在している。本実施の形態にかかる電界効果トランジスタは、強磁性体層２が上記基板６と接していないので、より大きな磁性転移温度変化が期待できる。なお、上記ボトムゲート型の電界効果トランジスタを製造する場合には、誘電体層２上に強磁性体層２を、例えば、レーザアブレーション法を用いて成膜すればよい。
【００６６】
そして、図１および図２に示す上記強磁性体層２が、本実施の形態の強磁性伝導体材料である。
【００６７】
また、上記誘電体層１は、強誘電体または誘電体から構成されている。上記誘電体層１を構成している強誘電体または誘電体としては、特に限定されるものではなく、種々のものが使用できる。
【００６８】
上記誘電体としては、具体的には、ＳｒＴｉＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ等が挙げられる。上記例示の誘電体のうち、誘電率の大きさ、入手のし易さの点でＳｒＴｉＯ３がより好ましい。
【００６９】
また、上記強誘電体としては、具体的には、（Ｂａ１−ｙＳｒｙ）ＴｉＯ３（ただし、ｙは、０＜ｙ＜１の関係を満たす）、ＰｂＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｚｒ１−ｚＴｉｚ）Ｏ３（ただし、ｚは、０＜ｚ＜１の関係を満たす）、ＢａＴｉＯ３等が挙げられる。上記例示の強誘電体のうち、誘電分極の大きさの点でＰｂ（Ｚｒ,Ｔｉ）Ｏ３がより好ましい。
【００７０】
そして、本実施の形態において、強磁性体層２として、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４（ただし、ｘは、０＜ｘ≦０．８の関係を満たす）を用い、誘電体層１として誘電体（例えば、ＳｒＴｉＯ３）を用いる場合には、スイッチング素子として機能する電界効果トランジスタとすることができる。
【００７１】
一方、本実施の形態において、強磁性体層２として、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４（ただし、ｘは、０＜ｘ≦０．８の関係を満たす）を用い、誘電体層１として強誘電体（例えば、Ｐｂ（Ｚｒ,Ｔｉ）Ｏ３）を用いる場合には、電圧を印加していない状態でも変調が保持されるために、メモリ効果を有する。また、上記構成の電界効果トランジスタに電界を印加した場合、誘電体層１と強磁性体層２との接合界面付近に、電界無印加時と比べて、キャリア（電子）濃度の高い層もしくは低い層が形成される。このキャリア濃度の高い部分をアキュムレート（accumulate）層と呼ぶ。上記構成の電界効果トランジスタは、上記アキュムレート層を利用しており、常磁性（磁化がない状態）から強磁性（磁化の大きい状態）へとスイッチできる。
（トンネル磁気抵抗素子）
本実施の形態にかかるトンネル磁気抵抗素子は、第１強磁性体層と第２強磁性体層とが、中間層を介して接合されており、上記第１強磁性体層の磁化および上記第２強磁性体層の磁化に応じたトンネル磁気抵抗を示すものである。
【００７２】
上記トンネル磁気抵抗素子は、図３に示すように、第１強磁性体層１１と中間層１２と第２強磁性体層１３とがこの順で接合されて積層されている。より具体的には、図４に示すように、基板１６の上に、第２強磁性体層１３と中間層１２と第１強磁性体層１１とがこの順で積層されており、第２強磁性体層１３には電極１４が、第１強磁性体層１１には電極１５がそれぞれ設けられている。
【００７３】
この上記構成のトンネル磁気抵抗素子の、第１強磁性体層１１および第２強磁性体層１３との少なくとも一方が、上記強磁性伝導体材料である。また、上記第１強磁性体層１１および第２強磁性体層１３のうち、一方が上記強磁性伝導体材料の場合、他方の強磁性体層を構成している組成物としては、例えば、Ｆｅ３Ｏ４、ＣｒＯ２、（Ｌａ,Ｂａ）ＭｎＯ３、（Ｌａ,Ｓｒ）ＭｎＯ３、（Ｌａ,Ｃａ）ＭｎＯ３等が挙げられる。
【００７４】
また、上記第１強磁性体層１１および第２強磁性体層１３のうち、一方は強磁性ｎ型半導体で構成されており、他方は強磁性ｐ型半導体で構成されており、中間層１２が絶縁体であることがより好ましい。そして、上記のように、一方は強磁性ｎ型半導体で構成されており、他方は強磁性ｐ型半導体でトンネル磁気抵抗素子が構成されている場合、上記強磁性伝導体材料は、強磁性ｎ型半導体に相当する。そして、このとき、強磁性ｐ型半導体としては、例えば、（Ｌａ,Ｂａ）ＭｎＯ３、（Ｌａ,Ｓｒ）ＭｎＯ３、（Ｌａ,Ｃａ）ＭｎＯ３等が挙げられる。
【００７５】
そして、上記中間層１２は、絶縁体、金属または半導体によって構成されている。ここで、上記中間層１２が絶縁体で構成されている場合、この絶縁体としては、例えば、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、ＳｉＯ２、絶縁性有機薄膜等が挙げられる。上記中間層１２を絶縁体とすることにより、トンネル接合素子を製造することができる。
【００７６】
また、上記中間層１２が金属で構成されている場合、この金属としては、例えば、Ｃｕ、ＳｒＴｉＯ３にＬａおよび／またはＮｂをドープしたもの（ドープ量が例えば１重量％以上）、ＳｒＴｉＯ３に酸素欠損を導入したもの、ＬａＮｉＯ３等が挙げられる。上記中間層１２を金属とすることにより、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を得ることができる。
【００７７】
また、上記中間層１２が半導体で構成されている場合、この半導体としては、例えば、
有機半導体（Ａｌｑ３、フタロシアニン化合物）、ＳｒＴｉＯ３にＬａおよび／またはＮｂをドープしたもの（ドープ量が例えば１重量％よりも少ない）等が挙げられる。上記中間層１２を、上記例示の半導体とすることにより、ＰＮＰ接合素子を製造することができる。
【００７８】
なお、半導体接合素子としては、上記トンネル磁気抵抗素子および電界効果トランジスタに限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、上記強磁性伝導体材料である強磁性ｎ型半導体層２１と強磁性ｐ型半導体層２２とをヘテロ接合した半導体接合素子としてもよい。
【実施例】
【００７９】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
〔実施例１〕
まず、Ｍｎ０．１Ｆｅ２．９Ｏ４（ｘ＝０．１）の組成となるように、Ｆｅ３Ｏ４とＭｎとを混合し、２ｔ／ｃｍ２の力でプレスした後、この混合物を７００℃で焼結することにより焼結物を得た。なお、この時点では、この焼結物は単なる混合物の状態である。
【００８０】
基板温度：４００℃（６００℃）、酸素ガス圧：１．０×１０−２Ｐａ（１．０×１０−５ｍｂａｒ）の条件で、レーザアブレーション法を用いて、ＡｒＦエキシマレーザ（λ＝１９３ｎｍ、レーザパルス周波数３Ｈｚ）を、上記焼結物であるＭｎ０．１Ｆｅ２．９Ｏ４（ｘ＝０．１）に２時間照射し、Ａｌ２Ｏ３（０００１）面の単結晶基板上にＦｅ２．９Ｍｎ０．１Ｏ４の薄膜を作製した。そして、２つの温度（４００℃、６００℃）で作製された薄膜について、それぞれＸ線回折分析を行った。その結果を図６に示す。
〔比較例１〕
Ｆｅ２．９Ｍｎ０．１Ｏ４（ｘ＝０．１）の代わりにＦｅ３Ｏ４（ｘ＝０）を用いた以外は、実施例１と同様にして、Ｆｅ３Ｏ４の薄膜を作製した。そして、２つの温度（４００℃、６００℃）で作製された薄膜について、それぞれＸ線回折分析を行った。その結果を図７に示す。
【００８１】
上記図６、図７の結果より、Ｆｅ３Ｏ４の薄膜は、４００℃で成膜した場合には強磁性伝導体材料として使用できることが分かり、６００℃で成膜すると不純物析出相であるα−Ｆｅ２Ｏ３が生じており、強磁性伝導体材料として使用できないことが分かる。
【００８２】
一方、Ｆｅ３Ｏ４にＭｎをドープした、本発明にかかる強磁性伝導体材料（Ｆｅ２．９Ｍｎ０．１Ｏ４）は、４００℃で成膜した場合でも６００℃で成膜した場合でも、不純物析出相は検出されなかった。このことより、Ｍｎをドープした本発明にかかる強磁性伝導体材料は、Ｆｅ３Ｏ４の場合と比べて、高温の条件下でも不純物析出相を生じることなく問題なく成膜できることが分かる。
〔実施例２〕
ＭｇＯ（１００）基板、基板温度：３００Ｋ、酸素ガス圧：１．０×１０−３Ｐａ（１．０×１０−６ｍｂａｒ）、ＡｒＦエキシマレーザ（λ＝１９３ｎｍ、レーザパルス周波数４Ｈｚ）、レーザ照射時間：４時間の条件で、レーザアブレーション法を用いて、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４（ｘ＝０．１，０．５）の薄膜（強磁性伝導体材料）を作製した。なお、他の条件については実施例１と同様である。そして、作製された薄膜について、四端子法による電気抵抗率の温度依存性（図８）、ＳＱＵＩＤによる磁化の磁場依存性（図９）、電気抵抗率の置換濃度依存性（図１０）、異常Ｈａｌｌ効果（図１１）、キャリア濃度と移動度の関係（図１２）の計測を行った。
〔比較例２〕
Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４（ｘ＝０．１，０．５）の代わりにＦｅ３Ｏ４を用いた以外は、実施例２と同様にしてＦｅ３Ｏ４の薄膜を作製した。そして、作製された薄膜について、四端子法による電気抵抗率の温度依存性（図８）、ＳＱＵＩＤによる磁化の磁場依存性（図９）、電気抵抗率の置換濃度依存性（図１０）、異常Ｈａｌｌ効果（図１１）、キャリア濃度と移動度の関係（図１２）の計測を行った。
【００８３】
上記図８〜図１０の結果により、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４（ｘ＝０．１，０．５）は、強磁性材料であるＦｅ３Ｏ４と同様の性質を示すことがわかる。そして、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４（ｘ＝０．１，０．５）は、十分に低い電気抵抗率であることがわかる。
【００８４】
上記図１１の結果より、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４（ｘ＝０．１，０．５）で示される本発明の強磁性伝導体材料は、キャリアスピンが室温偏極していることが分かる。すなわち、上記図８〜図１１の結果より、上記Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４（ｘ＝０．１，０．５）は、強磁性伝導体材料として用いることができることを示している。
【００８５】
また、図１２の結果より、上記Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４（ｘ＝０．１，０．５）は、強磁性ｎ型半導体であることがわかる。
【００８６】
以上の結果より、Ｆｅ（３−ｘ）ＭｎｘＯ４は、高温・高酸素圧の条件下でも変質することなく、室温で強磁性強磁性伝導体材料として使用できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明にかかる強磁性伝導体材料は、例えば、電界効果トランジスタや、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）、トンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ）等のＭＲＡＭを含む半導体接合素子として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、トップゲート型の電界効果トランジスタの概略構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態を示すものであり、ボトムゲート型の電界効果トランジスタの概略構成を示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態を示すものであり、トンネル磁気抵抗素子の要部の側面図である。
【図４】上記トンネル磁気抵抗素子の概略構成を示す側面図である。
【図５】上記トンネル磁気抵抗素子の他の例の概略構成を示す側面図である。
【図６】実施例１にかかる強磁性伝導体材料のＸ線回折分析の結果を示す図面である。
【図７】比較例１にかかるＦｅ３Ｏ４薄膜のＸ線回折分析の結果を示す図面である。
【図８】四端子法による電気抵抗率の温度依存性の測定結果を示す図面である。
【図９】ＳＱＵＩＤによる磁化の磁場依存性の測定結果を示す図面である。
【図１０】電気抵抗率の置換濃度依存性の測定結果を示す図面である。
【図１１】異常Ｈａｌｌ効果の測定結果を示す図面である。
【図１２】キャリア濃度と移動度の関係を示す図面である。
【符号の説明】
【００８９】
１  誘電体層
２  強磁性体層
３  ゲート電極
４  ソース電極
５  ドレイン電極
６  基板
１１  第１強磁性体層
１２  中間層
１３  第２強磁性体層
１４  電極
１５  電極
１６  基板
２１  強磁性ｎ型半導体層
２２  強磁性ｐ型半導体層
【図１】
2006237304.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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